В титанат бария добавили оксид никеля — диэлектрическая проницаемость выросла в 32 раза

Учёные Института химии растворов РАН изучили, как 1 % оксида никеля меняет свойства титаната бария. Фотокаталитическая активность при этом снизилась.

Исследователи Института химии растворов РАН (Иваново) изучили новый композитный материал для электронной техники. Титанат бария используют в конденсаторах, датчиках и пьезоэлектрических устройствах, а также исследуют как основу для фотокатализаторов — веществ, которые ускоряют разложение загрязняющих соединений под действием света. В этот материал добавили 1 % оксида никеля. Композит синтезировали растворным способом и затем термически обработали при температуре 1000 °C.

Главный результат касается диэлектрических свойств. Порошки изучали в суспензиях в силиконовом масле. Добавка оксида никеля увеличила измеренную диэлектрическую проницаемость на низких частотах примерно в 32 раза: с 3,15 до 100. Этот показатель характеризует способность системы поляризоваться под действием электрического поля. Эффект авторы связывают, в частности, с накоплением электрических зарядов на границах между титанатом бария и оксидом никеля.

Меняются и другие характеристики. Удельная поверхность порошка выросла с 2,83 до 4,04 м²/г, а расчётная ширина оптической энергетической щели уменьшилась с 3,00 до 2,77 эВ. Это значит, что добавка влияет не только на электрические свойства, но и на взаимодействие материала со светом.

Но не все свойства улучшились. Фотокаталитические свойства проверяли на родамине Б — органическом красителе, который служит модельным загрязнителем. Под ультрафиолетом исходный титанат бария разложил 69 % красителя за 90 минут, а композит — 45 %. При видимом свете результаты составили 31 % и 14 %. Исследователи отмечают, что улучшение одних характеристик не обязательно ведёт к улучшению остальных.

Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Journal of Materials Science: Materials in Electronics. Полученные данные могут быть полезны при разработке материалов для электронной техники и дальнейшем исследовании фотокатализаторов.

РАН